하공대 담구빈 원사 팀 합작 발명 화학 반응 발광 초분별 영상 새로운 방법

【계기인터넷 연구 개발 속보"8월 12일, 우리 학교 계기과학과 공정학원 담구빈 원사팀 조유송 교수 등은 절강대학 풍건동 교수와 합작하여 초분별 현미경 영상기술 분야에서 획기적인 진전을 이룩했다.연구 성과는'화학반응 발광 초분별 영상'(Luminescent-reaction-enabled super-resolution imaging)이라는 제목으로'네이처'(Nature)에 발표됐다.연구진은 외부 빛의 자극이 필요 없는 초분별 이미징 신기술을 개발해 화학반응 과정에서 발생하는 광신호를 이미징 광원으로 활용해 화학반응 내적 등락 특징을 통해 초분별 정보를 획득, 국제적으로 처음으로 화학반응 발광 특이성 초분별 이미징을 구현했다.이 방법은 근본적으로 광독성, 광손상, 자형광교란의 제한을 돌파하고 제로배경, 초장시간의 련속동적생체초분별영상을 실현하여 시간척도를 초월하여 아세포구조의 변천 및 상호작용, 미량분자초분별검측 등 생명과학과 생물의학연구에 새로운 과학관측수단을 제공하였다.

형광 초분별 영상 기술의 출현은 전통적인 광학 연사 한계를 돌파하여 세포 내부의 나노 척도 구조와 동적 생명 과정을 해석하는 데 중요한 도구를 제공하였다.그러나 기존의 초분별 영상 방법은"광원 조사-신호 응답"의 기술 프레임워크 위에 세워져 있으며, 높은 공간 해상도를 얻는 동시에 불가피하게 광독성, 광표백 및 배경 신호 교란 등의 문제를 도입하여 장시간, 고화질, 저교란의 살아있는 세포 동태 연속 관측을 심각한 도전에 직면하게 한다.어떻게 고전적인 초분별영상모식을 돌파하여 더욱 생물호환, 지속, 고품질의 초분별관측을 실현할것인가 하는것은 시급히 해결해야 할 중요한 과학문제로 되였다.

이 같은 문제점에 대해 연구진은 화학반응에 기반한 발광을 위한 초분별 이미징의 새로운 방법(Luminescent Reaction-enabled super-resolution Imaging via Entropy-weighted correlation combined with Deconvolution, RIED)을 제시했다.전통적인 형광 초분별 기술이 외부 빛에 의존하여 자극하는 영상 패턴과 달리 RIED는 화학 반응 발광 분자를 이용하여 세포 내부 구조에 특이성 표기를 하고 화학 반응 과정 중의 광자 등락 특성 및 정보 엔트로피 분포 법칙에 따라 고효율 정보 추출 및 재구성 알고리즘을 설계하여 세계 최초의 화학 발광 특이성 초분별 영상을 실현하였다.이밖에 RIED는 전통적인 형광영상중의 광독성, 자형광교란의 제한을 돌파하여 근 령배경의 3차원 초분별아세포구조네트워크영상을 실현하였다.연구팀은 전기화학발광 (Electrochemiluminescence, ECL), 화학발광 (Chemiluminescence, CL) 과 생물발광 (Bioluminescence, BL) 이 서로 다른 영상 수요에 따라 각종 반응체계의 장점을 발휘하여 고감도 분자 검출에서 살아있는 세포의 연속적인 동태 관측에 이르는 다장면 응용을 실현하여 생명과학 연구에 새로운 돌파의 기회를 가져왔다.

연구팀은 RIED를 살아있는 세포 미토콘드리아 동적 이미징에 적용해 41시간 연속, 공간 해상도 100나노미터를 초과하는 무표백 안정적 초분별 이미징을 구현하고, 세포 내 미토콘드리아의 장기적인 운동과 이동 과정을 완전하게 관측했으며, 단일 미토콘드리아 수준에서 미토콘드리아 간 세포 이동의 동력학적 특징을 정량적으로 해석해 장시간 척도 하미토콘드리아 동적 변화 법칙을 밝히는 데 중요한 기술적 수단을 제공했다.이와 동시에 RIED는 외부광조교란이 없는 조건에서 복잡한 생명과정에서 세포기와 분자의 행위 및 변천법칙을 지속적으로 동태적으로 관측하는데 새로운 영상도구를 제공해주었다.

조유송교수와 풍건동교수는 론문의 공동통신저자이고 절강대학 박사후 주문흠, 박사연구생 장이와 우리 학교 계기학원 박사연구생 계가휘는 론문의 공동제1저자이다.논문 공동저자에는 우리 학교 계기학원 곡려영 부연구원, 박사연구생 한진겸도 포함됐다.

이 사업은 국가자연과학기금, 국가중점연구개발계획, 우리 학교 청년과학자작업실 프로젝트의 지원을 받았다.

참조:하공대 담구빈 원사 팀 합작 발명 화학 반응 발광 초분별 영상 새로운 방법 [인용 시간: 2026년 8월 14일]